利用大型水生植物控制水体富营养化

利用大型水生植物控制水体富营养化是一种很有前景的生态修复技术。本文从大型水生植物对藻类的抑制作用和对水体中氮、磷的去除作用2方面综述了相关研究,并对今后的研究进行了展望。     

凤眼莲对不同程度富营养化水体氮磷的去除贡献研究

采用人工模拟方法,研究了凤眼莲在不同程度富营养化水体中对N、P的吸收和去除作用。结果表明,凤眼莲在总氮(TN)、总磷(TP)初始浓度分别为2.06～20.08mg·L-1和0.14～1.43mg·L-1的4种富营养化水体中均可正常生长,近1年的试验中,凤眼莲总生物量累计增加41.03～47.12kg·m-2,平均生物量增长率为0.096～0.262kg·m-2·d-1。凤眼莲地上部N和P平均含量分别为24.16～34.15mg·g-1和3.46～6.90mg·g-1;地下部N和P平均含量分别为11.76～18.45mg·g-1和6.02～8.50mg·g-1。凤眼莲在4种富营养化水体中的N和P吸收量累计分别为43.06～71.16g·m-2和8.68～16.63g·m-2,且随水体初始N、P浓度的升高而增加,并与自身生物量呈极显著正相关(P0.01)。在N、P负荷较低的水体(Ⅰ和Ⅱ)中,凤眼莲吸收对N、P的去除贡献均超过100%,表明凤眼莲吸收利用了底泥中部分N和P;而在N、P负荷较高的水体(Ⅲ和Ⅳ)中,凤眼莲吸收对N、P的去除贡献也均超过42.32%和83.79%。因此,本试验条件下凤眼莲吸收在水体N、P去除中起主要作用。     

水生植物对水体中氮、磷的吸收与抑藻效应的研究

研究了不同水生植物对富营养化水体氮、磷的净化效果及其抑藻效应。结果表明:金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、苦草(Vallisneria spiralis)、空心菜(Ipomoea aquatica)、浮萍(Lemna minor)和菹草(Potamogetom crispusLinn)对富营养化水体中总氮、总磷、硝态氮、氨氮都有较好的去除作用,其中以空心菜和金鱼藻效果最好。培养21d后的空心菜对总氮和硝态氮的吸收率分别为76.93%和71.9%;培养21d后的金鱼藻对总磷和氨氮的吸收率分别达到了93.15%和91.2%。水葫芦(Eichhornia crassipes)、金鱼藻、浮萍都具有较好的抑制藻类生长的作用,培养过以上3种水生植物的水体也表现出抑藻效应。     

两种水生植物对重富营养化水体修复效果研究

为了探索重富营养化水体的植物修复方法,在人工模拟条件下选取了两种水生植物伊乐藻(Elodea nuttallii)和黄花水龙(Jussiaea stipulacea Ohwi),采用漂浮生长方式对富营养化水体中养分的去除效果进行研究。结果表明:沉水植物伊乐藻在水面漂浮条件下可起到净化水体的作用,对总氮、氨态氮、硝态氮、总磷、COD、叶绿素a的去除率分别为62.9%,90.83%,53.90%,71.21%,43.33%,50.05%;漂浮植物黄花水龙对上述污染物的去除效果分别为93.56%,97.38%,99.44%,97.74%,52.49%,58.34%。变异分析表明,两者对这些养分的去除达到了显著水平(P<0.05)。黄花水龙对上述污染物的去除效果明显好于漂浮培养条件下的伊乐藻,适合重富营养化水体中养分的去除,而伊乐藻则在水质维持方面发挥更大作用。     

水生植物对水体中低浓度95Zr的富集效应

采用模拟污染物的同位素示踪技术研究了 3种水生植物对水体中低浓度95Zr的富集效应。结果表明 :( 1 )水生植物 (金鱼藻、卡州萍和水葫芦 )对低浓度水体中的95Zr均具有较强的富集能力 ,富集系数CF值达 5 6 78～ 1 1 2 94,因此这 3种水生植物可作为检测水体95Zr污染的指示生物 ;( 2 )在 95Zr轻微污染的水体中放养水生植物后 ,水中的95Zr比活度随时间呈下降趋势 ,放养 3d就下降了 5 0 % ,因此 ,可用这 3种水生植物净化被95Zr轻微污染的水体 ,其中以水葫芦最为合适 ;( 3)放养水生植物前后 ,底泥中95Zr的比活度和总活度均非常接近 ,仅下降0 5 % ,表明底泥吸附的95Zr不易解吸而进入水体 ,底泥对95Zr具有强烈的吸附和固定作用。因此 ,通过放养水生植物净化底泥中的95Zr污染物效果不明显     

3种植物浮床对冬季富营养化水体氮磷的去除效果研究

采用浮床栽培黑麦草(Lolium multif)、"矮脚黄"和"苏州青"(后两者为青菜品种,Brassica rapa)研究其对冬季天然富营养化水体中N、P的去除效果。结果表明:黑麦草、"矮脚黄"、"苏州青"和对照对富营养化水体中总N的平均去除率分别为49.75%、45.77%、45.12%和28.91%,对总P的平均去除率分别为67.66%、60.19%、58.28%和42.56%,植物处理的去除效果与对照之间均达显著差异(P<0.05),它们为冬季富营养化水体的处理提供了新的植物资源。黑麦草对P的去除以吸收作用为主,植物累积的P占所去除P总量的89.53%,"矮脚黄"和"苏州青"则分别为34.64%和42.42%;但植物累积的N只占去除N总量的一小部分。     

葎草水培生长及对富营养化水体中氮磷的净化

采用模拟自然条件下试验的方法,以水生态修复中已有研究的风车草和彩叶草作比对,探讨葎草水培生长及对富营养化水体中氮磷的净化效果.试验结果显示,葎草的生长速度最快,其次是彩叶草和风车草,春夏季鲜重的增长分别为268%,189%和178%,秋冬季鲜重的增长分别为236%,147%和133%;葎草对TN、TP和CODCr具有较好的净化效果,春夏季好于秋冬季,其中春夏季的净化效果分别约为81%,90%和86%,比彩叶草分别提高约18%,23%和17%,比风车草分别提高约26%,16%和25%;秋冬季葎草对TN、TP和CODCr的净化效果分别约为72%,79%和78%,比彩叶草分别提高约18%,24%和15%,比风车草分别提高约21%,17%和23%.因此,土著物种葎草可有效净化富营养化水体中的氮磷营养盐及有机物.     

基于拉力传感监测的富营养化水体释放气体速率的测定方法

该文提出了一种采用拉力传感设备监测富营养化水体释放气体速率的测定方法,通过拉力传感设备全天候实时标定富营养水体释放气体质量数据,并采用服务器通过无线传感网络采集气体质量数据并标定每条气体质量数据的时间坐标。试验结果表明,该测定方法能够检测出高温光照充足环境下水体近光层气体释放速率范围为57~539 g/(m2·h),低温无光照环境下气体释放范围为49~280 g/(m2·h),从而测定了富营养水体近光层释放气体量随时间的变化特性和气体释放速率与环境光照及温度的相关性。同时,分时段气体释放速率为富营养化水体N2O、N2通量的测定提供了准确有效的数据基础。     

秸秆碳和硫酸铝对富营养化水体中氮磷的吸收去除效应及其影响因素

为解决中国水体富营养化问题,将秸秆碳与硫酸铝作为一种有效吸附水体中总氮、总磷的吸附剂,通过室内模拟试验,采用平衡吸附法,考察了秸秆碳和硫酸铝投加量、pH值、振荡时间、温度、扰动、秸秆碳粒径等不同环境因素条件下对吸附效果的影响。结果表明:在秸秆碳和硫酸铝投加量为0.2 mg/L、振荡时间为120 min的条件下,吸附效果最好,去除率可达80%以上。通过对各因素与秸秆碳、硫酸铝对总氮和总磷的吸附效果分析得知,加入适量的秸秆碳和硫酸铝,可以降低水体中总氮、总磷的含量,吸附效果对温度、振荡时间、pH值变化敏感,这也为解决水体富营养化问题提供了基础依据。     

Ca~(2+)对碳酸盐型水体pH值昼夜变化的影响

使用玻璃缸配制碳酸氢钠0.5-8.0 mmol/L浓度梯度的溶液,加入硝酸钾和磷酸二氢钾,利用25#生物网取养殖池塘浮游生物样,构成模拟养殖池塘表层水。在各碳酸盐型水体中加入0.5-5.0 mmol/L不同浓度的氯化钙,在自然光照条件下培养5 d,每3 h监测一次p H值的变化情况。实验结果表明:单一的碳酸盐型开放水体与自然水体p H值,夏季一般为9.0-11.0。水体p H值与碳酸盐、钙离子含量及光照强度有关,随着碳酸盐、钙离子含量增加,水体p H值降低。在6:00-9:00低光照强度下,光合作用速率与光照强度呈线性关系;在9:00-18:00强光照度下,光合作用速率与光照强度呈非线性关系。     

漂浮栽培水生植物对入滇河流污水中磷的去除效果研究

利用水生植物净化富营养化水体是污染水体生物治理的途径之一,为了找出适宜在水体中生长并对磷的去除效果较好的植物,选择5个品种的水稻以及空心菜、茭白和水花生为供试水生植物,通过静态水培试验,研究了各植物在富营养化水体中的生长状况,以及对水体中磷的去除效果。结果表明,在不添加任何植物营养的条件下,植物在富营养化水体中均能正常生长;有植物处理系统对水体中总磷（TP）、水溶性总磷（DTP）的去除效果显著高于无植物对照;有植物处理系统TP的去除率为53.28%～84.07%,DTP的去除率为44.99%～88.81%;无植物对照TP的去除率为32.57%,DTP的去除率为37.51%。植物组织所累积的磷占各自系统去除量的21.54%～75.32%,植物的吸收作用是磷去除的主要途径。水稻功米1号的经济产量最高,为616.28 g.m-2,组织所累积的磷占系统去除量也是最大,为75.32%。在所有供试植物中,水稻功米1号对富营养化水体既有较好的净化效果,又能获得一定的经济产量,是最优的净化植物,同时也是最适宜在水体中生长的水稻品种。     

适合地上匍匐茎水生植物的浮床设计及其对富营养化水体脱氮除磷的实效研究

采用分株繁殖获取空心莲子草、大聚藻、蕹菜幼苗,以根据地上匍匐茎植物独有的特点设计的新型网式浮床为载体,以400L大型水箱为容器,将这3种地上匍匐茎水生植物应用其中,探究地上匍匐茎水生植物在漂浮条件下对富营养化水体氮磷的真实净化能力,并与传统浮床的同类研究进行对比。结果表明,3种地上匍匐茎水生植物在网式浮床中生长状况良好,空心莲子草对氮的净化能力为0.643 0~1.563 3mg/(g·d),对磷的净化能力为0.012 7~0.142 0mg/(g·d);大聚藻对氮的净化能力为1.475 0~4.318 5mg/(g·d),对磷的净化能力为0.070 3~0.250 0mg/(g·d);蕹菜对氮的净化能力为3.114 5~4.505 0mg/(g·d),对磷的净化能力为0.179 0~0.372 5mg/(g·d);3种植物在网式浮床中对富营养化水体的净化能力均明显高于传统浮床同类研究结果。网式浮床能发掘地上匍匐茎水生植物对富营养化水体的净化潜力,比传统浮床更适用于地上匍匐茎水生植物。     

10种水生植物的氮磷吸收和水质净化能力比较研究

选取10种水生植物水罂粟、黄花水龙、大聚藻、香菇草、水芹、大薸、凤眼莲、美人蕉、黄菖蒲和鸢尾等为研究对象,于2009年2月中旬至6月中旬在室内静水条件下对其吸收氮、磷和净化水质的能力进行了比较研究。结果表明：（1）不同水生植物的净增生物量差异较大,变化范围为109.9-1 511.1 g.m-2,其中香菇草净增生物量最高,是黄花水龙（最低）的13.7倍;（2）不同水生植物的氮、磷含量差异较小,其氮、磷量变化范围分别为13.67~26.38 mg.g-1和1.16~3.50 mg.g-1;（3）不同水生植物的水质净化能力差异较大,10种水生植物的水质氮、磷去除率范围分别为36.3%~91.8%和23.2%~94.0%,10种水生植物的氮、磷吸收贡献率分别占水质氮、磷去除率的46.3%~77.0%和54.3%~92.7%。水体氮、磷去除率与水生植物净增生物量存在较高相关性,而与植株氮、磷含量不存在相关性,因而氮、磷吸收量而不是植株氮、磷含量应作为水生植物筛选的一个重要指标。     

小麦产量与土壤养分对水生植物源有机氮替代率的响应

制作堆肥是太湖流域水体水生植物残体的主要利用途径之一,本文主要研究了水生植物堆肥对小麦产量及土壤养分的影响以促进水生植物残体的高效利用。在环太湖地区进行4a的田间定位试验,比较在等氮条件下水生植物有机氮不同替代率(0、20%、40%、60%、80%和100%)下小麦产量、氮磷钾吸收量、土壤氮磷钾含量和pH变化。结果表明:与单施尿素相比,当有机氮替代率为20%和40%时,小麦累积产量分别提高了14.0%和13.5%(P0.05),有机氮替代率继续增加后产量显著下降。与单施尿素相比,有机氮替代率超过60%时小麦籽粒和秸秆氮浓度和吸氮量均显著降低;有机氮配施均显著提高了籽粒磷钾浓度,随着有机氮替代率上升,小麦籽粒磷钾吸收量呈先增后降趋势。连续4 a施用水生植物有机肥后,耕层土壤全氮、有效磷钾含量和土壤pH均随有机肥的替代率增加而升高。兼顾小麦产量和土壤肥力,水生植物有机氮替代率控制在40%较为适宜,可提高小麦产量,增加作物对磷钾养分利用,提高土壤氮磷钾含量,减缓土壤酸化程度,是太湖农作区一项环保型施肥技术。     

凤眼莲及底泥对富营养化水体反硝化脱氮特征的影响研究

利用改进的漂浮箱法,通过直接测定水体释放的N2O、N2,在模拟实验中研究种养及未种养漂浮植物凤眼莲条件下富营养化水体硝化、反硝化脱氮释放N2、N2O特征及其对消减水体氮的贡献。结果表明,种养或未种养凤眼莲的富营养化水体硝化、反硝化脱氮的产物以N2为主,硝化、反硝化脱氮释放N2O而脱除的氮仅占水体TN损失量的0．01％＋0．003％。在实验设定的水体富营养化条件下（NH4^＋ —N浓度6．0～7．2mg·L^-1、NO3^- -N浓度0．81～5．14mg·L^-1、TN浓度为8．9～12．07mg·L^-1）,种养凤眼莲的富营养化水体（无底泥）以向大气界面累积释放N2形式损失的氮量（N2-N量,以N计）为（1609．1±303．4）-（2265．2±262．6）mg,占水体氮损失量的63．2％-17．0％,凤眼莲吸收的N仅占水体TN损失量的（23．7±3．1）％～（28．7±4．8）％,并不是净化水体氮的唯一途径。未种养凤眼莲的富营养化水体（无底泥）向大气界面累积释放N2形式损失的氮占整个水体N损失量的（40．7±8．6）％-（43．6±0．8）％,是富营养化水体自净脱氮的主要途径。施加底泥进一步促进了水体通过反硝化脱氮释放N2而损失的氮量。凤眼莲与底泥对促进反硝化脱氮过程具有良好的交互作用（P〈0．01）。种养凤眼莲的富营养化水体向大气界面释放N2的浓度显著（P〈0．05）高于相应处理下未种养凤眼莲的对照水体,说明凤眼莲可能对水体反硝化脱氮过程有促进作用。     

铜绿微囊藻对漂浮栽培植物去除氮磷效应的影响

以不同季节的漂浮栽培植物大漂(Pistia stratiotes Linn.)和冬牧70(Secale cereale L.)为研究对象,研究了铜绿微囊藻对两种植物去除氮磷效应的影响。结果表明,总氮(TN)的去除效率由高往低依次为:铜绿微囊藻+大漂82%铜绿微囊藻76%大漂68%对照CK 23%;铜绿微囊藻+冬牧70 79%冬牧70 65%铜绿微囊藻61%对照CK 11%;TP的去除效率由高往低依次为:铜绿微囊藻+大漂83%铜绿微囊藻79%大漂68%对照CK 26%;铜绿微囊藻+冬牧70 77%冬牧70 68%铜绿微囊藻63%对照CK18%。因此,铜绿微囊藻对富营养化水体中的氮磷有较好的吸收去除作用,特别是当藻类与植物相结合修复富营养化水体时可以有效提高水体中氮磷的去除效率,但是重要的前提条件是两者之间并无明显的克生作用存在。     

汉江水源区生态沟渠对径流氮、磷的生态拦截效应

[目的]研究汉江水源区生态沟渠对径流氮、磷的生态拦截效应,为农业非点源污染的控制提供重要参考和依据。[方法]设置生态沟渠在不同时间对不同断面水体进行监测。[结果]同段沟渠内,侧面外来水对沟渠径流氮浓度变化影响比磷浓度变化明显;径流TN,NO3-N浓度在上游、中游和下游断面变异系数分别达到19.81%~31.88%,9.57%~16.73%和32.14%~42.81%;NH+4-N和TP在4个断面变异系数在33.33%~88.46%范围内变化;生态沟渠断面之间,水草拦截净化沟渠段氮、磷含量降低幅度在9.52%~31.11%。[结论]沟渠生态拦截对径流氮素净化效果较明显,同时适当布局拦沙工程可以削减磷素流失。